JP2003104297A - 飛走航機 - Google Patents

飛走航機

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JP2003104297A JP2001340023A JP2001340023A JP2003104297A JP 2003104297 A JP2003104297 A JP 2003104297A JP 2001340023 A JP2001340023 A JP 2001340023A JP 2001340023 A JP2001340023 A JP 2001340023A JP 2003104297 A JP2003104297 A JP 2003104297A
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Akio Tanaka
秋男 田中
Chiyoko Tanaka
千代子 田中
Masato Tanaka
正人 田中
Soujiyuuro Nakajima
双十郎 中島
Chitose Nakajima
ちとせ 中島
Takashi Nakajima
俊 中島
Takeshi Nakajima
健 中島
Risaburo Endo
利三郎 遠藤
Kazuo Watanabe
和夫 渡辺
Tsuneo Sugimori
恒雄 杉森
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/02—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis vertical when grounded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の公知技術では複雑かつ精密大形で超高
価になるため、一般大衆向けとしては到底実現不可能で
あると考えられていた難問をクリヤし、構造簡単で小形
軽量安価な新交通システムとして、水上航行・陸上走行
・空中飛行（垂直・水平・停止）のすべてを可能とする
水陸空３用の乗り物を提案する。 【構成】 円筒形ダクトで囲まれた回転翼により、垂直
飛行と空中停止を従来のヘリコプタと比較して高効率化
と小形化を同時に達成し、上昇飛行から水平飛行に移る
時は、胴体と円筒形ダクトを連結する安定板兼操縦翼の
機能を持つ支柱装置の単純な操作により、その円筒形ダ
クトを水平飛行時の固定翼に変形して飛行効率を高く
し、また胴体又はダクトの下部に小型軽量な車輪と推進
機を装備し、陸上走行・水上航行も自由に実施できるよ
うに構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、垂直飛行・水平飛行・
空中停止・地上走行・水上航行等が可能で、その各機能
間の相互変換を簡単確実に実施できる新型式の飛走航機
に関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直飛行・水平飛行・空中停止の三機能
を持つ飛行システムとしては、従来から回転翼機（以下
ヘリコプタという）と垂直離着陸固定翼機（以下ＶＴＯ
Ｌという）等があることは、当業者だけでなく広く一般
に知られているが、それぞれに下記のような多くの課題
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のヘリコプタは、
垂直飛行と空中停止の効率は良いが、水平飛行の効率が
極端に悪いという問題点があり、反対に従来のＶＴＯＬ
は水平飛行の効率は良いが、垂直飛行と空中停止の効率
が極端に悪いという難点がある上に、この両者共に空中
での姿勢安定が悪くて転覆しやすく、複雑高価な姿勢制
御システムがなければ、通常の固定翼機の操縦よりも遥
かに難度が高く、転覆墜落の危険性が極めて大きいとい
う重大な欠点があり、また従来のヘリコプタ並びにＶＴ
ＯＬは、小幅員の路上走行並びに小幅員の水路航行は不
可能で、滑走路のように広い道路とか大河のように広い
水路が必要であるという制約がある。
【０００４】本発明は、上記のような従来のヘリコプタ
とＶＴＯＬのそれぞれの問題点・難点・欠点・制約をす
べて解消するだけでなく、垂直飛行・水平飛行・空中停
止・路上走行・水路航行等のすべての機能において効率
が良く、さらにこの各機能間の相互変換が安全確実かつ
容易にできる、小型で安価な水・陸・空３用の飛走航機
を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明飛走航機においては、円筒形ダクトを回転翼
の外周に設けて垂直飛行時と空中停止時の飛行効率の向
上を図り、水平飛行時には、胴体を９０度前傾すると共
に回転翼の回転直径と迎え角を変更して推進効率を上げ
ると共に、回転翼を囲むダクト形状を円筒形から楕円筒
翼又は直線翼に変え、固定式の主翼を持つ通常の飛行機
と同等な形態の飛走航機に変形して、水平飛行時の飛行
効率を大幅に向上するものであり、同時に大きい直径の
円筒形ダクトの形状を、小さい短径の楕円筒翼又は小さ
い幅の直線翼に変え、狭い通路又は水路であっても楕円
筒翼の長径方向又は直線翼の直線方向に走行又は航行す
ることにより、容易に目的地へ到着可能とするものであ
る。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
すると、図１〜図３において胴体１に取り付けた原動機
２、３の駆動力は，遠心クラッチ４、５とベベルピニオ
ン６、７及びベベルギヤ８、９並びにベベギヤ回転軸１
０、１１と回転翼取付軸１２、１３を介して二重反転回
転翼１４、１５に伝達される。
【０００７】二重反転回転翼１４、１５の回転により下
向空気流１８が生じ、その反作用によって上向きの揚力
１９が発生するので、従来のヘリコプタと同様に本発明
飛走航機は、その揚力１９により浮上して垂直上昇す
る。この時互いに逆回転する二重反転回転翼１４、１５
による旋回流相殺作用により、上記下向きの空気流１８
には一方向回転の回転翼の場合のような旋回成分は存在
しない。
【０００８】従って、回転翼の一方向回転とそれに伴う
旋回流によって生じる胴体の水平旋回（ヨーイング）を
打ち消すために必要であった、従来のヘリコプタに見ら
れるような、後方に長く伸びた尾部胴体と、その後端部
にある尾部回転翼等は全く不要であり、本発明飛走航機
の胴体１は、従来のヘリコプタの長大な胴体と比べると
遥かに小型軽量になる。なお本発明飛走航機において
は、操縦翼２０を備えた支柱装置２１が常に回転翼によ
る下向空気流１８の流れの中にあり、下向空気流１８に
旋回流が残留していても、操縦翼２０の操作により、そ
の旋回流の影響を打ち消すことは容易に可能である。従
って、本発明飛走航機は一方向回転の一重回転翼でも可
能である。
【０００９】更に、回転翼１４、１５の外周に設けた翼
形断面の円筒形ダクト３４の効果により、同一駆動力に
対する揚力の大きさは、ダクトのない場合と比較し、
１．４倍以上（昭和３９年２月１５日発行の朝日航空大
学講座９０頁参照）になる。従って、本発明飛走航機の
垂直上昇効率は従来のヘリコプタより１．４倍以上高
く、必要な原動機２、３の駆動力は当然１／１．４以下
でよい。
【００１０】本発明飛走航機が上昇して予定の水平飛行
高度まで上昇した時、操縦桿２３により操縦翼２０を操
作して胴体１の姿勢を徐々に前傾させ、水平回転してい
る回転翼１４、１５の回転面を垂直にすると、本発明飛
走航機は水平飛行姿勢になるので、以後は従来の通常の
固定翼機と全く同様に、所定高度で水平飛行を保つよう
に操縦桿２３の操作を継続すればよい。
【００１１】この時、胴体１の傾きの変化とは反対に、
座席２５を座席垂直回動軸２７を中心として９０度後方
に傾けて座席２６の姿勢とし、乗員の姿勢が水平飛行方
向に向くようにすればよいが、本発明飛走航機において
は乗員搭乗時の座席重心よりも高い位置に座席垂直回動
軸２７の中心を設定してあるので、座席２５は地球の重
力により常に座席２６の姿勢まで自動的に追従しながら
回動する。
【００１２】水平飛行に移行する時は、回転している回
転翼１４、１５の回転を止めることなく、それぞれ１
６、１７の位置まで旋回させて、その回転外径を３０か
ら３１に縮小すると同時に、回転翼１６、１７の迎え角
も垂直飛行時の設定値から、水平飛行時の設定値まで変
更した後、支柱旋回用ワイヤー３２の長さを３３の長さ
まで短縮することにより、支柱装置２１を２２の位置ま
で旋回し、円筒形ダクト３４を水平飛行時の楕円筒翼３
５（翼端連結形の複葉翼に相当）に変形する。
【００１３】円筒形ダクトの変形の他の例としては、図
４〜図６に示すように、分割式の円筒形ダクト３６、３
７を直線翼３８、３９に２分割して、通常の複葉機スタ
イルに変形する。このほか円形ダクトの１か所を切り離
して一枚の直線翼に展開するような変形方式もある。な
お特記以外の符号は図１〜図３と同じである。
【００１４】上述のような固定翼機のスタイルに変形す
ると、従来のヘリコプタの場合の水平飛行時の揚抗比
（揚力／抗力）がせいぜい３〜５であるのに対し、本発
明飛走航機は固定翼機の揚抗比１０〜２０（前出の朝日
航空大学講座８０頁参照）に向上する。この結果本発明
飛走航機の揚抗比はヘリコプタの場合の数倍に向上し、
本発明飛走航機の水平飛行効率は固定翼機並に向上する
ことになる。なお、回転中の回転翼の旋回機構と迎え角
変更機構の一例としては、迎え角変更角度相当分傾斜
（斜立）した回転翼取付軸１２、１３に、旋回可能な状
態に一端を嵌合した回転翼１４、１５を、回転翼旋回機
構２８、２９で旋回させること等により実施可能であ
り、油圧・空圧・電気等による既存技術の組み合わせで
当業者が容易に実施できる範囲であるから詳細は省略す
る。
【００１５】上記とは逆に、水平飛行から垂直降下に移
る時の操作は、上述の垂直上昇から水平飛行への移行時
とは反対に、楕円筒形翼３５を円筒形ダクト３４に戻し
てから、回転翼１６、１７も１４、１５に戻し、操縦桿
２４を操作して胴体１を水平飛行姿勢から９０度引き起
こして上向きの垂直飛行姿勢に変え、原動機２、３の駆
動力を加減して揚力を調節して安全な下降速度で降下す
る。この時、降下速度がゼロとなるように原動機駆動力
を調節すれば空中停止状態を保持できる。なお、垂直降
下時には胴体の後傾とは反対に、座席２６が座席垂直回
動軸２７を中心として９０度前傾して座席２５の姿勢に
なるまで自動的に回動し、搭乗者が前向きの姿勢で着地
点を注視しながら安全に着陸することができる。
【００１６】更に、本発明飛走航機で採用した、二重反
転回転翼１４、１５が全機体の重心より下方にある方式
は、回転部分のジャイロ効果により、飛行姿勢の自己安
定性が確保できるため、従来のヘリコプタ並びに従来の
ＶＴＯＬのような飛行中の姿勢の不安定性がなく、最近
のヘリコプタ・ＶＴＯＬでは必須装備となっている自動
姿勢安定システムの等の複雑精密な制御装置は全く不要
である。
【００１７】次に地上走行例について説明すると、電動
の走行車輪４５を下ろして完全に着地後、回転翼１４、
１５を水平飛行状態の１６、１７として回転外径を３０
から３１に縮小し、ダクト３４を楕円筒翼３５に変形
後、原動機２、３を低速にして遠心クラッチを切り、座
席２５を座席水平回転軸４４を中心として９０度水平回
転し、搭乗者を走行する方向に向けると共に走行車輪４
５と操縦桿２３により目的の方向に走行する。 水上航
行については、楕円筒翼３５の下部外周にエアバッグ式
フロート４６を装備し、地上走行時と同様に着水時に電
動の推進機４７を水中に下ろし、操縦桿２３を操作して
推進機４７の向きを変えることにより、水上を目的の方
向に航行することができる。なお、請求項４、５に関し
ては、本発明飛走航機の飛行中、走行中、航行中の安全
を確保すると同時に、運用中の取扱い操作をでき得る限
り容易にして、誰でも簡単に操縦できるようにするため
のものである（図示その他詳細は省略）。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、上述のように従来のヘリコプ
タ、ＶＴＯＬの欠点をすべて解消するだけでなく、従来
のヘリコプタ、ＶＴＯＬよりも優れた多数の特性を持つ
垂直飛行・水平飛行・空中停止等の各種飛行並びに地上
走行と水上航行が安全容易に実施できる新しい飛走航機
を提供するものであり、下記のような効果がある。
【００１９】小動力で大荷重を垂直に持ち上げると共
に、小動力で高速長距離飛行もできるので、次世代の交
通運搬手段として大きい経済効果がある。
【００２０】猫の額程度の空き地とかプールからでも垂
直離着陸・離着水できるので、今まで無人で利用されて
なかった山間僻地とか離れ小島間の交通運搬手段として
も活用でき、昨今問題となっている世界的な人口爆発対
策の有力な手段にもなる。
【００２１】初期購入コストが安価である上に、維持運
用コストも低廉であるから、新種スポーツ用とか新種の
有人・無人の空中作業用途が次々と開発できる。
【００２２】故障しやすい複雑精密な飛行姿勢制御シス
テムがなくても、自動車よりも安全快適に飛行できるの
で、未開の発展途上国を含む世界中に容易に普及でき
る。
【００２３】狭い道路・水路も走行・航行できる万能交
通機関として世界中で使用できる上に、遠隔操縦装置と
かカーナビゲーションシステム利用のコース設定システ
ムとカメラ装置等を搭載すれば、無人で各種各様の作業
をこなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】〜
【図３】楕円筒形翼飛行方式の本発明飛走航機の３面図
である。
【図４】〜
【図６】平行複葉翼飛行方式の本発明飛走航機の３面図
である。
【符号の説明】
１ 胴体 ２、３ 原動機 ４、５ 遠心クラッチ ６、７ ベベルピニオン ８、９ ベベルギヤ １０、１１ ベベルギヤ回転軸 １２、１３ 回転翼取付軸 １４、１５、１６、１７ 二重反転回転翼 １８ 下向空気流 １９ 上向揚力 ２０ 操縦翼 ２１、２２ 支柱装置 ２３、２４ 操縦桿 ２５、２６ 座席 ２７ 座席垂直回動軸 ２８、２９ 回転翼旋回機構 ３０、３１ 回転外径 ３２、３３ ワイヤー ３４ 円筒形ダクト ３５ 楕円筒翼 ３６、３７ 分割式円形ダクト ３８、３９ 平行翼 ４０、４１ ダクト分割端 ４２、４３ 翼端板 ４４ 座席水平回動軸 ４５ 走行車輪 ４６ フロート ４７ 推進機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 ちとせ 兵庫県神戸市西区竹の台２丁目９番地22号 (72)発明者 中島 俊 兵庫県神戸市西区竹の台２丁目９番地22号 (72)発明者 中島 健 兵庫県神戸市西区竹の台２丁目９番地22号 (72)発明者 遠藤 利三郎 兵庫県明石市藤が丘１丁目33番地22号 (72)発明者 渡辺 和夫 兵庫県神戸市西区竹の台５丁目２番地６号 (72)発明者 杉森 恒雄 兵庫県宝塚市ふじが丘６丁目32番地

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転翼の回転中心から偏心した位置に設
    けた取付軸を中心として旋回可能な状態に取り付けた回
    転翼の回転最大直径外周を囲む円筒形ダクトと中央部の
    胴体とを連結する可動支柱の操作によりその円筒形ダク
    トを固定翼に変形することを特徴とする飛走航機。
  2. 【請求項２】 搭乗者の重量を含む座席の重心位置の上
    部と下部にそれぞれその座席の垂直面内回動軸と水平面
    内回動軸を設けることを特徴とする請求項１記載の飛走
    航機。
  3. 【請求項３】 円筒形ダクト及び又は胴体の下部に陸上
    走行用車輪及び水上航行用推進機を備えたことを特徴と
    する請求項１記載の飛走航機。
  4. 【請求項４】 胴体及び又はダクトに、パラシュート及
    び又はパラグライダ方式の低速降下操縦装置とエアバッ
    グ方式の衝撃予防軟着陸着水装置兼フロートを装備する
    ことを特徴とする請求項１記載の飛走航機。
  5. 【請求項５】 宇宙（人工衛星を含む）・空中・地上・
    地中・水上・水中等からの信号を受信して作動する自動
    操縦装置を装備することを特徴とする請求項１記載の飛
    走航機。
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